【正文】 土層的頂面，成為多年凍土上限，簡(jiǎn)稱上限；其地面，稱為多年凍土下限，簡(jiǎn)稱下限。防水措施、結(jié)構(gòu)措施的采用，應(yīng)根據(jù)地基處理的程度不同而有所差別。②堿液加固：利用氫氧化鈉溶液加固濕陷性黃土地基在我國(guó)始于20世紀(jì)60年代，其加固原則為：氫氧化鈉溶液注入黃土后，首先與土中可溶性和交換性堿土金屬陽離子發(fā)生置換反映，反映結(jié)果使土顆粒表面生成堿土金屬氫氧化物。(6)化學(xué)加固法化學(xué)加固則多用于濕陷事故處理。樁孔深度應(yīng)根據(jù)建筑物的分類情況、濕陷類型、濕陷等級(jí)、濕陷土層厚度綜合確定。施工時(shí)，先利用沉管、沖擊或爆擴(kuò)等方法在地基中擠土成孔，然后向孔內(nèi)夯填灰土成樁。水泥漿通過柱塞式泥漿泵強(qiáng)制注入，除非非凡情況很少斷漿，施工中一般采用預(yù)攪下沉?xí)r就噴漿的工藝，因此樁體的均勻性比干法施工好。因?yàn)檩斎氲氖撬喔煞?，因此必然?duì)土的天然含水量有一定的要求，假如土的含水量較低時(shí)，很輕易出現(xiàn)樁體中心固化不充分、強(qiáng)度低的現(xiàn)象，嚴(yán)重的甚至根本沒有強(qiáng)度。圖 22 強(qiáng)夯法施工(3)深層攪拌樁法深層攪拌樁是復(fù)合地基的一種，近幾年在黃土地區(qū)應(yīng)用比較廣泛，可用于處理含水量較高的濕陷性弱的黃土。強(qiáng)夯法施工設(shè)計(jì)參數(shù)主要有有效加固深度、夯擊能、夯擊遍數(shù)、間歇時(shí)間、夯點(diǎn)布置及間距等。國(guó)外最大的夯擊能曾達(dá)到50MN摻灰量用消石灰和土料的體積配合比表示，一般為2：8或3：7等，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定。(1)灰土墊層法(換土法)灰土墊層是濕陷性黃土地區(qū)使用最早和最廣泛的地基處理方法之一。(4)預(yù)留適應(yīng)沉降的凈空。 結(jié)構(gòu)措施結(jié)構(gòu)措施的目的是為了減少結(jié)構(gòu)物的不均勻沉降，或使結(jié)構(gòu)物適應(yīng)地基的變形。地基設(shè)計(jì)包括承載力、濕陷變形、壓縮變形和穩(wěn)定性計(jì)算。濕陷性黃土廣泛分布于我國(guó)東北、西北、華中和華東部分地區(qū)。第2章 特殊性質(zhì)土壤處理 概述普通土壤一般工程性質(zhì)良好，沉降均勻穩(wěn)定，受環(huán)境變化影響較小，對(duì)于此類土壤的處理措施已經(jīng)非常成熟，可參考資料也非常多，故不作介紹。⑤工程的質(zhì)量鐵路項(xiàng)目的工程質(zhì)量是直接影響路基沉降量的重要因素。這些將在第3章詳細(xì)介紹。但是當(dāng)鐵路鋪設(shè)在土質(zhì)疏松或土壤濕陷性強(qiáng)的地區(qū)時(shí)，水分的多少會(huì)對(duì)鐵路路基的沉降起到重要的影響。由于均勻并且土質(zhì)良好的土壤，在沉降過程中沉降均勻，所以本文不作介紹，而主要介紹特殊性質(zhì)土壤的處理措施。本文著重探討的是對(duì)行車影響最為關(guān)鍵的沉降問題，以及邊坡防護(hù)。對(duì)鐵路路基的沉降變形進(jìn)行控制，能夠明顯的提高鐵路路基的質(zhì)量，保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?。路基是軌道的基礎(chǔ)，也叫線路下部結(jié)構(gòu)。是新中國(guó)成立以來一次建設(shè)里程最長(zhǎng)、投資最大、標(biāo)準(zhǔn)最高的高速鐵路。 km/h， km/h， km/h的試驗(yàn)速度。高速鐵路除了在列車在營(yíng)運(yùn)達(dá)到一定速度標(biāo)準(zhǔn)外，車輛、路軌、操作都需要配合提升。高速鐵路的概念20世紀(jì)60年代以來，高速鐵路在世界發(fā)達(dá)國(guó)家崛起，鐵路發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。2011年開通的京滬高鐵運(yùn)營(yíng)速度為350km/h。2011年6月30日正式開通運(yùn)營(yíng)，北京到上海最快只需4時(shí)48分，實(shí)現(xiàn)千里京滬一日還。高速鐵路的出現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)鐵路的設(shè)計(jì)施工和養(yǎng)護(hù)維修提出了新的挑戰(zhàn)，在許多方面深化和改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和觀念。隨著國(guó)家鐵路第六次大提速的完成，鐵路運(yùn)輸對(duì)路基的抗沉降能力有了更高要求。圖14 鐵路路基遭到破壞 論文內(nèi)容本論文的主要內(nèi)容為影響鐵路路基穩(wěn)定的因素：①土壤的性質(zhì)鐵路的修建是一項(xiàng)規(guī)模龐大的工程，因此，在項(xiàng)目施工的過程中，勢(shì)必會(huì)遇到不同的地質(zhì)狀況以及性質(zhì)各異的土體類型。這些將在第2章詳細(xì)介紹。如在土質(zhì)疏松的地區(qū)，強(qiáng)降水會(huì)不斷沖刷路基兩側(cè)的土壤，破壞路基填土的穩(wěn)定性，降低路基填土的抗剪強(qiáng)度。③影響邊坡的主要因素是降雨和風(fēng)沙侵蝕，邊坡的破壞將直接影響路基的長(zhǎng)期穩(wěn)定喝列車的正常運(yùn)營(yíng)，所以應(yīng)足夠重視邊坡的防護(hù)，對(duì)于保護(hù)路基免受損壞、美化環(huán)境也有很大幫助，在第4章將著重介紹邊坡的防護(hù)。在施工的過程中，對(duì)路基的處理方式、填料的選擇、填筑的厚度、路基的壓實(shí)度以及自然沉降的時(shí)間，都對(duì)路基的工后沉降量起到了一定的決定作用。特殊性質(zhì)的土壤，工程性質(zhì)較差，常發(fā)生災(zāi)害，對(duì)行車安全和養(yǎng)護(hù)維修造成很大影響，本文將著重介紹幾種常見的影響較大分布廣泛的特殊性質(zhì)土。 濕陷原因黃土的濕陷現(xiàn)象是一個(gè)復(fù)雜的地質(zhì)、物理、化學(xué)過程，對(duì)其濕陷的原因和機(jī)理，國(guó)內(nèi)外學(xué)者有種種假說，如毛細(xì)管假說、溶鹽假說、膠體不足假說、水膜楔入假說、欠壓密理論和結(jié)構(gòu)學(xué)說等。進(jìn)行濕陷性黃土地基處理，在處理深度和處理范圍上區(qū)分：① 淺處理，即消除建筑物地基的部分濕陷量；②深基礎(chǔ)處理，即消除建筑物地基的全部濕陷量，這種方法包括采用樁基礎(chǔ)或深基礎(chǔ)穿透全部的濕陷性黃土層。當(dāng)?shù)鼗惶幚砘騼H消除地基的部分濕陷量時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)建筑物類別，地基濕陷等級(jí)或地基處理后下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始?jí)毫χ祷蚴Ｓ酀裣萘恳约敖ㄖ锏牟痪鶆虺两?、傾斜和構(gòu)件等不利情況，采取下列結(jié)構(gòu)措施：(1)選擇適宜的結(jié)構(gòu)體系和基礎(chǔ)形式。在上述兩種措施的基礎(chǔ)上，力求簡(jiǎn)單的建筑平面布置、加強(qiáng)其整體結(jié)構(gòu)的剛度，在適當(dāng)位置布設(shè)沉降縫，減小不均勻沉降對(duì)建筑物的影響，使建筑物自身有調(diào)節(jié)地基濕陷變形的條件。灰土墊層是先將需要處理的濕陷性黃土挖除，換之以消石灰和粉質(zhì)黏土的混合體分層壓實(shí)?；彝翂|層具有一定的強(qiáng)度、承載力，也具有水穩(wěn)定性和抗?jié)B性，且施工工藝簡(jiǎn)單、取材方便、工程費(fèi)用低、施工質(zhì)量易控的特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。m。影響有效加固深度的因素很多，除了錘重和落距以外，地基土的性質(zhì)、不同土層的厚度及其他強(qiáng)夯設(shè)計(jì)參數(shù)等都與有效加固深度有著密切的關(guān)系。它具有施工簡(jiǎn)便、快捷、無振動(dòng)，基本不擠土，低噪音等特點(diǎn)。在某些含水量較高的土層中也會(huì)出現(xiàn)類似的情況。圖 23 深層攪拌樁法施工中應(yīng)注意的問題：必須在設(shè)計(jì)或施工中采取有效措施來保證攪拌樁復(fù)合地基各參數(shù)能達(dá)到各自的設(shè)計(jì)值，否則設(shè)計(jì)的可靠度會(huì)降低，如樁端為硬土，或樁長(zhǎng)超過臨界樁長(zhǎng)時(shí)，取值高于規(guī)定，就必須采取設(shè)置褥墊層或其他方法使樁間土發(fā)揮較高的強(qiáng)度，選用較高的樁體強(qiáng)度時(shí)，就必須采取增加水泥用量、摻加外加劑、復(fù)攪等措施，才能保證設(shè)計(jì)與預(yù)期的實(shí)際結(jié)果比較一致。成樁時(shí)，通過成孔過程中的橫向擠壓作用，樁孔內(nèi)的土被擠向周圍，使樁間土得以擠密，然后將備好的灰土分層填入樁孔內(nèi)，并分層搗實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高，二者分別與擠密的樁間土組成復(fù)合地基，共同承受基礎(chǔ)的上部荷載。圖 24 灰土擠密樁法(5)預(yù)浸水法對(duì)于自重濕陷性黃土，可在施工前在建筑場(chǎng)地構(gòu)筑小埝，圍成淺塘，向塘中注水并保持一定的水深，讓水充分浸入土中，使土產(chǎn)生自重濕陷。利用某些化學(xué)溶液注入地基土中，通過化學(xué)反應(yīng)生成膠凝物質(zhì)或使土顆粒表面活化，在接觸處膠結(jié)固化，以增強(qiáng)土顆粒間的連結(jié)，提高土體的力學(xué)強(qiáng)度的方法稱為化學(xué)加固法。堿液對(duì)土的加固作用不同于其他的化學(xué)加固方法，它不是從溶液本身析出膠凝物質(zhì)，而是堿液與土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，使土顆粒表面活化，白行膠結(jié)，從而增強(qiáng)土的力學(xué)強(qiáng)度及其水穩(wěn)定性。在實(shí)際工作中，對(duì)地基做了處理，消除了全部地基土的濕陷性，就不必再考慮其他措施，若地基處理只消除地基主要部分濕陷量，為了避免濕陷對(duì)建筑物危害，還應(yīng)輔以防水和結(jié)構(gòu)措施。在大自然條件下形成的上限，稱為天然上限；受人為活動(dòng)影響形成的新上限，稱為人為上限。在上限以下，下限以上的多年凍土層內(nèi)局部融區(qū)的地下水，成為層下水。凍土融沉包括與外荷載無關(guān)的融化沉降和與外荷載直接有關(guān)的壓密沉降。凍脹一般會(huì)導(dǎo)致路基發(fā)生變形，形成凍脹壟崗。凍脹本身不僅引起道路路基 路面的破壞，還可引起橋梁、涵洞基礎(chǔ)的凍害 特別對(duì)早期所修建的下部結(jié)構(gòu)尤為突出。(5)熱熔沉陷和熱熔湖(塘)。 凍土地區(qū)路基的處理 遮陽板路基近幾年，國(guó)內(nèi)外保護(hù)凍路基研究的一個(gè)方向就是遮陽板路基，遮陽板置于路基體外，遮擋部分路基體 用來阻擋太陽光直接輻射并且阻隔雨水下滲，從而達(dá)到保護(hù)凍土路基的目的。遮陽板能夠減少或阻隔帶有融化潛熱的雨水下滲路基，切斷路基邊坡的雨水補(bǔ)給 還能保證蒸發(fā)散熱邊界條件有利于蒸發(fā)散熱，綜合作用使得遮陽板路基工程措施降溫趨勢(shì)更明顯。(2)遮陽板路基的缺點(diǎn)遮陽板面板易變形、損壞，多年凍土地區(qū)溫差大，遮陽板材料熱脹冷縮量大，遮陽板在使用中因內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形、損壞，不利于工程措施持久使用。片石通風(fēng)路基通過改變路基的表面形狀和熱傳輸機(jī)理來調(diào)整路基的溫度狀態(tài)，達(dá)到保護(hù)多年凍土的目的。圖 26 片石通風(fēng)路基(1)片石通風(fēng)路基的優(yōu)點(diǎn)片石通風(fēng)路基能夠起到降低基底溫度和增加地層冷儲(chǔ)量的作用。(2)片石通風(fēng)路基的缺點(diǎn)在車輛荷載作用下，土體凍融時(shí)水汽容易遷移，細(xì)顆粒土可能擠入片石層中，造成片石孔隙的部分堵塞，同時(shí)還會(huì)影響路基的穩(wěn)定性。 通風(fēng)管路基通風(fēng)管路基是一種積極保護(hù)凍土的工程措施，通風(fēng)管路基主要由路基土體和通風(fēng)管構(gòu)成。在路基中埋入通風(fēng)管，可有效阻止路基表面吸收的輻射熱量下傳，能夠有效降低了基底以下部位的地溫。隨著氣溫不斷升高和瀝青路面吸熱作用，路基的坡腳處會(huì)出現(xiàn)融化核，影響路基的穩(wěn)定性。熱棒是在密閉真空腔體注入低沸點(diǎn)工質(zhì)(如氨、氟利昂、丙烷、CO，等)而構(gòu)成，管的上部(散熱段)裝有散熱片，管的下部(蒸發(fā)段)埋入多年凍土中，中間為絕熱段。熱棒單向傳熱，反向不傳熱。(2)熱棒路基的缺點(diǎn)熱棒的使用效果受到眾多因素的影響，特別是凍結(jié)期長(zhǎng)短問題，若凍結(jié)期短，融化期長(zhǎng)，凍結(jié)核尚未在下一個(gè)冬季來臨之前就全部融化，那么就失去了熱棒的應(yīng)用價(jià)值。 軟土地區(qū)路基處理技術(shù) 軟土的概念軟土是淤泥和淤泥質(zhì)土的總稱。 軟土的成因類型及工程特性軟土在我國(guó)濱海平原、河口三角洲、湖盆地周圍及山澗谷底均有廣泛分布。習(xí)慣上常把淤泥、淤泥質(zhì)土、軟粘性土總稱為軟土，而把有機(jī)質(zhì)含量很高的泥炭、泥炭質(zhì)土稱為泥沼。加固技術(shù)大致可分三類：①改變路堤的結(jié)構(gòu)形式；②人工地基；③排水固結(jié)。為保證護(hù)道本身的穩(wěn)定，其高度不能超過臨界高度，多采用路堤高度的1/3～1/2，因此反壓護(hù)道適用于路堤高度不大于臨界高度2倍的情況。土工合成材料的種類很多，可根據(jù)工程要求選用。(1)換土換土是以人工、機(jī)械、爆破的方法將軟土移除，換填強(qiáng)度較高的黏性土或砂、礫石、碎石等滲水材料。當(dāng)軟土的液性指數(shù)較大，水不易抽干時(shí)，可采用拋石擠淤的方法強(qiáng)迫換土。在外荷載作用下，應(yīng)力向砂樁集中，使樁周圍土層承受的壓力減小，沉降也相應(yīng)減小。設(shè)計(jì)規(guī)則規(guī)定，灌砂要密實(shí)，灌砂率不應(yīng)小于90%。砂樁頂面應(yīng)鋪以砂墊層以利排水。目前在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的碎石樁、砂樁、渣土樁等復(fù)合地基都是散體樁復(fù)合地基。當(dāng)以礫砂、粗砂、中砂、圓礫、角礫、卵石、碎石等為填充料制成的樁稱為砂石樁。在生石灰塊中摻入一定比倒的砂子，一方面是填充其中的孔隙，增大石灰砂拄的作用效果。它的強(qiáng)度大，水穩(wěn)性好，可提高軟土地基的承載力，減小沉降量。(1)排水砂井軟土地基在荷載作用下，孔隙水慢慢排出，孔隙水壓力逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸提高，孔隙體積逐漸減小，地基發(fā)生固結(jié)沉降，地基強(qiáng)度相應(yīng)增大。砂井(袋裝砂井、塑料排水板)就是按照這個(gè)原理而設(shè)置的。砂井直徑要能滿足地基排水固結(jié)的要求，在地基沉降過程中不至于被剪斷或被細(xì)土粒淤塞。采用小的井距，理論上是合理的。井距的大小用固結(jié)理論計(jì)算而確定，一般為井徑的8～10倍，常用2～4米。當(dāng)軟土層較厚時(shí)，砂井不必貫穿軟土，其長(zhǎng)度通過穩(wěn)定分析而定。(2)袋裝砂井袋裝砂井是在合成材料編織袋內(nèi)充填中粗砂，裝入地基孔內(nèi)，以加速地基排水固結(jié)，其擊鼓原理、設(shè)計(jì)方法與砂井完全相同。與普通砂井相比的一些優(yōu)點(diǎn)：①袋裝砂井直徑小，用砂量小，其費(fèi)用僅為普通砂井的40%～50%，造價(jià)低廉?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，袋裝砂井已經(jīng)被普遍采用，幾乎完全代替了普通砂井。復(fù)合結(jié)構(gòu)型是指由塑料芯板(起豎向排水作用)外套既透水又擋泥的濾膜組成，芯板用硬質(zhì)聚氯乙烯和聚丙烯制成，斷面成回字形或十字形等，使其能縱向排水，透水擋泥濾膜由透水性好的滌綸類或丙烯類合成纖維制成。特征是吸水膨脹、軟化、崩解、失水急劇收縮開裂，并能產(chǎn)生往復(fù)變形。 膨脹土的工程特性膨脹土粘粒成份主要由強(qiáng)親水性礦物質(zhì)組成，并且具有顯著脹縮性的粘性土。失水體積收縮，造成土體開裂，并使建筑物下沉。(2)崩解性膨脹土浸水后體積膨脹，在無側(cè)限條件下則發(fā)生吸水濕化。裂隙面光滑有擦痕，且大多充填有灰白或灰綠色黏土薄膜、條帶或斑塊，其礦物成分主要為蒙脫石，有很強(qiáng)的親水性，具有軟化土體強(qiáng)度的顯著特征。(5)強(qiáng)度衰減性膨脹土的抗剪強(qiáng)度為典型的變動(dòng)強(qiáng)度，具有峰值強(qiáng)度極高、殘余強(qiáng)度極低的特性。(2)滑坡 和一般滑坡相同，斜坡土體沿土中軟弱面而滑動(dòng)。(3)坍滑 路堤邊坡坍滑是膨脹土地段的路塹、路堤邊坡經(jīng)常發(fā)生的一種變形現(xiàn)象。液限一般為40%～68% ，塑性指數(shù)多在20～35。(2)土的含水率在工程施工中，建造在含水量保持不變的黏土上的構(gòu)造物不會(huì)遭受由膨脹而引起的破壞。一般來講，很干的黏土表示有危險(xiǎn)。(3)土的密度土的密度大，孔隙比就小，浸水膨脹強(qiáng)烈，而失水收縮小；相反，土的密度小，孔隙比就大，浸水膨脹小，失水收縮大。因此，地基土產(chǎn)生脹縮變形的程度各不相同。平坦場(chǎng)地上I、II級(jí)膨脹土的地基處理，宜采用砂、碎石墊層，墊層厚度≥300 mm，墊層寬度應(yīng)大于基底寬度，兩側(cè)宜采用與墊層相同的材料回填，并做好防水處理。(3)采用樁基膨脹土層較厚時(shí)，應(yīng)采用樁基，樁尖支承在非膨脹土層上，或支承在大氣影響層以下的穩(wěn)定層上。第3章 路基排水與防護(hù) 概況水對(duì)土體的浸濕、飽和及沖刷作用，常常會(huì)造成土體的強(qiáng)度降低，導(dǎo)致路基的各種病害，如基床產(chǎn)生翻漿冒泥、下沉和凍害，路基邊坡產(chǎn)生滑動(dòng)和坍塌的，影響線路的正常運(yùn)營(yíng)。易于沖蝕的土質(zhì)邊坡和易于風(fēng)化的巖石路塹邊坡，在施工完成后，經(jīng)長(zhǎng)期的自然風(fēng)化和雨水沖刷的作用，可發(fā)生溜坍、掉塊和沖溝等坡面變形和破壞；而在修建河灘上和水庫(kù)邊上的路堤，必然經(jīng)常地或者周期性的受到水流的沖刷作用，路基的邊坡和穩(wěn)定性必然受到很大的影響而遭到破壞。填料含水量過大，會(huì)引起強(qiáng)度降低，邊坡坍塌，路基下沉或滑動(dòng)，影響線路的使用功能。一般情況下，不應(yīng)利用邊溝作農(nóng)業(yè)灌溉用，但不得已時(shí)，應(yīng)采取加固措施以防水流危害路墓。(4)排水溝渠的出水口應(yīng)盡可能引接至天然河溝，以減少橋涵工程，不應(yīng)直接使水流入農(nóng)田，損害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。凡此種種都說